CN109734126A

CN109734126A - 一种高耐候性钛白粉的制备方法

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Publication number: CN109734126A
Application number: CN201811594573.6A
Authority: CN
Inventors: 曹磊; 淦文军; 柯良辉; 景建林; 喻晖; 周俊; 刘茂涛; 赵北东; 李训勇; 冯燕; 罗静; 柳令
Original assignee: Chongqing Titanium Industry Co Ltd of Pangang Group
Current assignee: Chongqing Titanium Industry Co Ltd of Pangang Group
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2019-05-10

Abstract

本发明涉及一种高耐候性钛白粉的制备方法，属于钛白粉制备制备技术领域。其步骤如下：a、将偏钛酸打浆分散处理，制得偏钛酸浆料；b、将浆料中依次加入煅烧晶种、钾化合物、磷化合物、铝化合物，搅拌30～90min；c、将浆料放入烘箱进行烘干；d、将物料放入加热炉中进行加热处理；e、当步骤d中的物料温度升至850～950℃/min时，保温60～180min。f、将步骤h获得的物料，在1～20min内冷却到0～35℃；g、将步骤j获得的物料进行粉碎，并筛分。通过本方法使锐钛型二氧化钛向金红石型二氧化钛的转化，且R％值达99.5％～100％，同时获得的高耐候性钛白粉的色差ΔE值均小于国内、外的钛白粉测出值。

Description

一种高耐候性钛白粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高耐候性钛白粉的制备方法，属于钛白粉制备制备技术领域。

背景技术

二氧化钛(俗称钛白粉)是目前世界上最佳的白色颜料，不但物理化学性质十分稳定，还具有高折射率、最佳的遮盖力、最佳白度和光亮度等优良的光学、电学性能，广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、电子等领域。

耐候性是指含有二氧化钛颜料的制品暴露在室外气候环境下，抵抗日光和大气的作用，避免发生变色、粉化、失光的能力。二氧化钛颜料的光化学活性是影响耐候性的主要因素，由于二氧化钛本身存在一些晶格缺陷，其表面上存在许多光活化点，对可见光紫外光谱段有轻微的吸收，长期在紫外光的照射下，如果有水等催化剂的作用，钛白粉可发生连续的氧化还原反应，生成羟基和过氧羟基自由基，它们具有高度的活性，能使制品中的有机聚合物氧化，发生高分子链断链和降解，破坏制品的连续性，使制品的耐候性降低。因此，需要通控制偏钛酸的煅烧制度，控制其冷却速度，均匀晶粒，增加内应力，钉扎氧空位，抑制电子移动，降低其光化学作用的破坏力，从而提高制品耐候性。

专利CN201310478203.7提供了一种耐候性钛白粉的制备方法，该方法包括对经过漂白、二次水洗后的偏钛酸进行掺杂，所述掺杂方法为向二次水洗后的偏钛酸中依次加入磷化合物、镁化合物、锑化合物、铝化合物、锂化合物、钾化合物的水溶液，混合均匀。本发明的钛白粉的制备方法有利于降低钛白粉中铁含量，不仅产品各项质量指标较好，且光催化活性大为降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的二氧化钛本身存在一些晶格缺陷，其表面上存在许多光活化点，对可见光紫外光谱段有轻微的吸收，长期在紫外光的照射下，如果有水等催化剂的作用，钛白粉可发生连续的氧化还原反应，生成羟基和过氧羟基自由基，能使制品中的有机聚合物氧化，发生高分子链断链和降解，破坏制品的连续性，使制品的耐候性降低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高耐候性钛白粉的制备方法，包括下述步骤：

a、将偏钛酸进行打浆分散处理，制得浆料浓度为300～600g/L的偏钛酸浆料；

b、将步骤a获得的浆料中依次加入煅烧晶种、钾化合物、磷化合物、铝化合物，搅拌30～90min；

c、将步骤b制得的浆料放入烘箱，在60～120℃的温度下进行烘干；

d、将步骤c制得的物料，放入加热炉中进行加热处理，且升温速率为1～30℃/min；

e、当步骤d中的物料温度升至850～950℃/min时，保温60～180min。

f、将步骤h获得的物料，在1～20min内冷却到0～35℃；

g、将步骤j获得的物料进行粉碎，并筛分。

其中，上述方法中当步骤d中物料温度升至150～250℃时，保温60～180min，再继续升温；物料温度升至500～650℃/min时，保温60～180min，再继续升温；物料温度升至700～800℃/min 时，保温60～180min，再继续升温。

其中，上述方法中所述步骤a中偏钛酸由硫酸法制得，步骤b中煅烧晶种为金红石煅烧晶种，加量为2.0～4.0％。

进一步，上述方法中步骤b中所述的钾化合物为氢氧化钾溶液、磷化合物为磷酸溶液、铝化合物为氧化铝粉末。

其中，上述方法中步骤d中的升温速率为1～20℃/min。

其中，上述方法中步骤f中所述的冷却时间为1～10min。

其中，上述方法中步骤d中的加热炉为程控马弗炉。

进一步，上述方法中步骤g中筛分所用的筛网为150～650目。

其中，上述方法中步骤a中采用在去离子水或蒸馏水中加入偏钛酸，进行打浆分散处理，制得偏钛酸浆料。

其中，上述方法中步骤b中的搅拌时间为30～90min，且每添加一种物质均需搅拌。

本发明的有益效果是：通过本方法使锐钛型二氧化钛向金红石型二氧化钛的转化，且R％值达99.5％～100％，同时获得的高耐候性钛白粉的色差ΔE值均小于国内、外的钛白粉测出值。且制得的钛白粉初品粒径分布均匀，主要颜料指标优异；制得的钛白粉初品具有优异的耐候性，且对后续工序无影响，可用于各种领域，提高使用寿命节约能源。

具体实施方式

本发明的一种高耐候性钛白粉的制备方法包括下述步骤：

f、将步骤h获得的物料，在1～20min内冷却到0～35℃；

g、将步骤j获得的物料进行粉碎，并筛分。

优选的，上述方法中当步骤d中物料温度升至150～250℃时，保温60～180min，再继续升温；物料温度升至500～650℃/min时，保温60～180min，再继续升温；物料温度升至700～800℃ /min时，保温60～180min，再继续升温。

优选的，上述方法中所述步骤a中偏钛酸由硫酸法制得，步骤b中煅烧晶种为金红石煅烧晶种，加入量为2.0～4.0％。本领域技术人员应该理解的是，因煅烧晶种为固态物质，故其加入量为2.0～4.0％应该是质量比为，也即是加入的煅烧晶种的质量比为2.0～4.0％。

优选的，上述方法中步骤b中所述的钾化合物为氢氧化钾溶液、磷化合物为磷酸溶液、铝化合物为氧化铝粉末。

优选的，上述方法中步骤d中的升温速率为1～20℃/min。

优选的，上述方法中步骤f中所述的冷却时间为1～10min。

优选的，上述方法中步骤d中的加热炉为程控马弗炉。使得升温速度快且升温平稳，有助于煅烧结晶。

优选的，上述方法中步骤g中筛分所用的筛网为150～650目。

优选的，上述方法中步骤a中采用在去离子水或蒸馏水中加入偏钛酸，进行打浆分散处理，制得偏钛酸浆料。本领域技术人员应该理解的是，本装置优选采用去离子水或蒸馏水对偏钛酸进行打浆分散，以减少杂质混入。

优选的，上述方法中步骤b中每添加一种物质均需搅拌，且搅拌时间为30～90min。本领域技术人员应该理解的是，上述操作时，每添加一种物质后均需要搅拌30～90min后，再添加另一种物质以此类推。

实例1:

去离子水或蒸馏水中加入二洗偏钛酸，进行打浆分散处理，得到偏钛酸浆料，浆料浓度为300～600g/L。将煅烧晶种、钾化合物、磷化合物、铝化合物，加入偏钛酸浆料，每添加一种物质需搅拌45min，获得偏钛酸煅烧浆料；将步骤c所得获得的物料，放入程控马弗炉，升温速率为10℃/min；当温度升至200℃时，保温120min，使物料脱水，随后继续升温，升温速率为20℃/min；当温度升至600℃/min时，保温90min，使物料脱硫，随后继续升温，升温速率为20℃/min；当温度升至750℃/min时，保温90min，使物料开始晶型转化，随后继续升温，升温速率为20℃/min；当温度升至970℃/min时，保温90min，使物料完成锐钛型二氧化钛向金红石型二氧化钛的转化，R％值达99.5％～100％；将煅烧后的物料立即取出，于8min内冷却到25℃；将获得的钛白粉初品颗粒进行粉碎，研磨经200目筛网过滤掉粗颗粒、团聚颗粒和杂质，即获得具有高耐候性的钛白粉初品。

实例2:

去离子水或蒸馏水中加入二洗偏钛酸，进行打浆分散处理，得到偏钛酸浆料，浆料浓度为300～600g/L。将煅烧晶种、钾化合物、磷化合物、铝化合物，加入偏钛酸浆料，每添加一种物质需搅拌45min，获得偏钛酸煅烧浆料；将步骤c所得获得的物料，放入程控马弗炉，升温速率为5℃/min；当温度升至200℃时，保温120min，使物料脱水，随后继续升温，升温速率为10℃/min；当温度升至550℃/min时，保温120min，使物料脱硫，随后继续升温，升温速率为10℃/min；当温度升至700℃/min时，保温20min，使物料开始晶型转化，随后继续升温，升温速率为15℃/min；当温度升至975℃/min时，保温60min，使物料完成锐钛型二氧化钛向金红石型二氧化钛的转化，R％值达99.5％～100％；将煅烧后的物料立即取出，于5min内冷却到25℃；将获得的钛白粉初品颗粒进行粉碎，研磨经200目筛网过滤掉粗颗粒、团聚颗粒和杂质，

实例3：

去离子水或蒸馏水中加入二洗偏钛酸，进行打浆分散处理，得到偏钛酸浆料，浆料浓度为300～600g/L。将煅烧晶种、钾化合物、磷化合物、铝化合物，加入偏钛酸浆料，每添加一种物质需搅拌45min，获得偏钛酸煅烧浆料；将步骤c所得获得的物料，放入程控马弗炉，升温速率为10℃/min；当温度升至250℃时，保温120min，使物料脱水，随后继续升温，升温速率为10℃/min；当温度升至600℃/min时，保温90min，使物料脱硫，随后继续升温，升温速率为10℃/min；当温度升至750℃/min时，保温60min，使物料开始晶型转化，随后继续升温，升温速率为15℃/min；当温度升至970℃/min时，保温120min，使物料完成锐钛型二氧化钛向金红石型二氧化钛的转化，R％值达99.5％～100％；将煅烧后的物料立即取出，于 3min内冷却到25℃；将获得的钛白粉初品颗粒进行粉碎，研磨经200目筛网过滤掉粗颗粒、团聚颗粒和杂质，即获得具有高耐候性的钛白粉初品。

实例4：

去离子水或蒸馏水中加入二洗偏钛酸，进行打浆分散处理，得到偏钛酸浆料，浆料浓度为300～600g/L。将煅烧晶种、钾化合物、磷化合物、铝化合物，加入偏钛酸浆料，每添加一种物质需搅拌45min，获得偏钛酸煅烧浆料；将步骤c所得获得的物料，放入程控马弗炉，升温速率为5℃/min；当温度升至200℃时，保温120min，使物料脱水，随后继续升温，升温速率为10℃/min；当温度升至650℃/min时，保温90min，使物料脱硫，随后继续升温，升温速率为20℃/min；当温度升至800℃/min时，保温90min，使物料开始晶型转化，随后继续升温，升温速率为20℃/min；当温度升至970℃/min时，保温150min，使物料完成锐钛型二氧化钛向金红石型二氧化钛的转化，R％值达99.5％-100％；将煅烧后的物料立即取出，于1min内冷却到25℃；将获得的钛白粉初品颗粒进行粉碎，研磨经200目筛网过滤掉粗颗粒、团聚颗粒和杂质，即获得具有高耐候性的钛白粉初品。

实例5：

去离子水或蒸馏水中加入二洗偏钛酸，进行打浆分散处理，得到偏钛酸浆料，浆料浓度为300～600g/L。将煅烧晶种、钾化合物、磷化合物、铝化合物，加入偏钛酸浆料，每添加一种物质需搅拌45min，获得偏钛酸煅烧浆料；将步骤c所得获得的物料，放入程控马弗炉，升温速率为5℃/min；当温度升至200℃时，保温90min，使物料脱水，随后继续升温，升温速率为10℃/min；当温度升至650℃/min时，保温60min，使物料脱硫，随后继续升温，升温速率为20℃/min；当温度升至800℃/min时，保温60min，使物料开始晶型转化，随后

继续升温，升温速率为15℃/min；当温度升至970℃/min时，保温120min，使物料完成锐钛型二氧化钛向金红石型二氧化钛的转化，R％值达99.5％～100％；将煅烧后的物料立即取出，于1min内冷却到25℃；将获得的钛白粉初品颗粒进行粉碎，研磨经200目筛网过滤掉粗颗粒、团聚颗粒和杂质，即获得具有高耐候性的钛白粉初品

对实施例1～5得到的钛白粉进行了耐候性测试，检测方法为：将以上实例1～5得到的钛白粉初品，研磨15min，分别与PP树脂按一定比例混合均匀，用注塑机注塑成塑料板，用QUV 进行照射，用色差仪测定照射不同时间样板的L、a、b值，色差ΔE通过下式计算，ΔE越大代表样板的耐候性越差。

根据公式得出下表1样板照射不同时间的Δ E值

备注：对比样品1为国外氯化法钛白粉初品，对比样品2为国内硫酸法钛白粉初品

综上可得，通过本方法制得的钛白粉初品的色差ΔE值明显小于对比样品1和对比样品2 的值，故本方法制得的钛白粉初品明显优于对比样品1和对比样品2。

Claims

1.一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

b、将步骤a获得的浆料中依次加入煅烧晶种、钾化合物、磷化合物、铝化合物，并搅拌制得煅烧浆料；

c、将步骤b制得的煅烧浆料放入烘箱，在60～120℃的温度下进行烘干；

e、当步骤d中的物料温度升至850～950℃/min时，保温60～180min；

f、将步骤h获得的物料，在1～20min内冷却到0～35℃；

g、将步骤j获得的物料进行粉碎，并筛分。

2.根据权利要求1所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：当步骤d中物料温度升至150～250℃时，保温60～180min，再继续升温；物料温度升至500～650℃/min时，保温60～180min，再继续升温；物料温度升至700～800℃/min时，保温60～180min，再继续升温。

3.根据权利要求1所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：所述步骤a中偏钛酸由硫酸法制得，步骤b中煅烧晶种为金红石煅烧晶种，加入量为2.0～4.0％。

4.根据权利要求3所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤b中所述的钾化合物为氢氧化钾溶液、磷化合物为磷酸溶液、铝化合物为氧化铝粉末。

5.根据权利要求1所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤d中的升温速率为1～20℃/min。

6.根据权利要求1所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤f中所述的冷却时间为1～10min。

7.根据权利要求1所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤d中的加热炉为程控马弗炉。

8.根据权利要求6所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤g中筛分所用的筛网为150～650目。

9.根据权利要求1所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤a中采用在去离子水或蒸馏水中加入偏钛酸，进行打浆分散处理，制得偏钛酸浆料。

10.根据权利要求1所述的一种高耐候性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤b中每添加一种物质均需搅拌，且搅拌时间为30～90min。